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原文传递水声吸声覆盖层理论与实验研究

论文题名：	水声吸声覆盖层理论与实验研究
关键词：	潜艇;隐身技术;水声吸声覆盖层;有限元;吸声材料
摘要：	吸声覆盖层是潜艇隐身的一项关键技术,在安静型潜艇设计中占有十分重要的地位.本文对谐振腔式潜艇吸声覆盖层的吸声机理进行了理论研究;采用动态粘弹谱测试仪对吸声材料参数进行了实验测试;利用宽带脉冲压缩信号测量法,对具有一定内部结构的吸声覆盖层大样进行了自由场实验测试研究.理论研究中,敷设吸声覆盖层的潜艇壳体模型为平面多层结构:表面层为均匀粘弹性材料;中间为一有孔的粘弹性材料层,孔呈周期分布;基底层为钢板(模拟单层壳体潜艇)或两层钢板之间夹一水层(模拟双层壳体潜艇).采用了有限元法进行数值研究.对这种双周期分布的结构,包括与结构相邻的流体,取一个单元建立有限元模型,用结构、流体和界面单元对其进行有限单元网格离散.数值研究分析了潜艇吸声覆盖层的谐振特性与声吸收的关系,通过研究谐振吸声时材料内空腔的变形图及材料内的位移分布分析了谐振吸声的物理机制.研究了吸声材料后面的边界条件、空腔的形状以及声波入射方向对谐振的影响.研究了潜艇敷设吸声覆盖层模型的声反射特性与去耦特性.研究了空腔的形状尺寸、分布密度、材料参数等对吸声与去耦性能的影响.吸声材料的动态力学特性参数测试利用了动态粘弹谱测试仪,直接测试的是较低频带内、不同温度的材料复模量数据,利用高聚物的时-温等效原理,将测试数据等效为水声频带内的材料复模量数据.对吸声覆盖层大样声反射系数的实验测试采用了宽带脉冲压缩信号测量法.该方法利用信号处理技术对水声发射换能器的发射信号进行了压缩,使换能器发射的声信号频带展宽,从而实现了宽带测量,并可以去掉样品边缘衍射声场的干扰,降低测试频率.在消声水池内对两种具有一定内部结构的空腔吸声覆盖层大样进行了实验测试,测试结果与有限元分析结果之间取得了较好的一致性.本文对潜艇吸声覆盖层的数值分析得出了一些有意义的结论,有助于对吸声机理的进一步了解;所形成的有限元分析程序具有较强的适应性,可以较方便地对不同结构、不同材料的吸声覆盖层进行性能预报,对于吸声覆盖层设计具有较强的理论指导意义和工程实际意义.
作者：	王曼
专业：	水声工程
导师：	何元安
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2004
正文语种：	中文